1、深水鋼棧橋施工技術(shù)研究與應(yīng)用蘭晴朋（中建三局第三建設(shè)工程有限責(zé)任公司 湖北 武漢 430000）【摘要】：鋼管樁打設(shè)使用80t履帶吊和DZ-120振動錘采用“釣魚法”進行施工。鋼管樁沉樁未完全執(zhí)行先下游后上游，先岸側(cè)后江側(cè)的施工順序。棧橋及鉆孔平臺主梁采用貝雷梁，貝雷梁在架設(shè)前先根據(jù)圖紙?zhí)崆霸诩庸龅仄唇映?500mm3000mm標(biāo)準貝雷片，然后用履帶吊吊到施工現(xiàn)場安裝。棧橋貝雷架上設(shè)置工22750橫向分配墊梁，鉆孔平臺設(shè)置工22a300mm橫向分配墊梁，貝雷架與工22a的連接采用騎馬螺栓。棧橋橋面板為8mm+12.6工字鋼專用面板（2m寬一節(jié)），鋼板焊接在22工字鋼上。橫向2m一塊進行鋪設(shè)，

2、共鋪設(shè)4塊，焊接采用間斷焊?！娟P(guān)鍵詞】： 鋼棧橋 履帶吊 振動錘 鋼管樁1 前言近年來隨著國家對基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域投資不斷增加以及我國橋梁技術(shù)的不斷發(fā)展，技術(shù)復(fù)雜的大型水上橋梁建設(shè)將會越來越多。棧橋及鉆孔平臺是水上橋梁施工的主要通道，為了確保施工安全，使樁基施工方便易行，減少施工干擾，降低工程成本，棧橋及鉆孔平臺將會起到越來越重要的作用。2 工程概況2.1工程概況武漢市三官漢江大橋橋址位于武漢市外環(huán)線和三環(huán)線之間，位于漢江的胡家臺河段，該河段上起龍家臺，下至慈惠墩，長約5公里。該河道順直微彎，洪水時河寬250380m，枯水時河寬約220250m。北岸為武漢市東西湖區(qū)胡家臺，南岸為武漢市蔡甸區(qū)三官村。

3、2.2水文條件2.2.1流速流向橋位處枯水期，主流表面流速1.932.02m/s左右，中洪水期主流表面流速0.80m/s，高洪水期0.58m/s。橋位斷面平均水位表1 橋位斷面各月平均水位表（m）月份123456789101112水位13.7413.7314.6616.3318.7520.2122.6621.6921.0219.3516.9814.712.3地質(zhì)條件本項目路線走廊帶地貌單元多屬第四紀沖湖積平原，多相當(dāng)于長江中游漢江一級或二級階地，蔡甸側(cè)起點處有少部分的崗地地貌，相當(dāng)于漢江三級階地，地面標(biāo)高在19.625.6m之間，相對高差在9m以內(nèi)。鋼管樁插打穿過地質(zhì)土層主要為粉質(zhì)粘土層及細砂

4、層。3 棧橋及鉆孔平臺設(shè)計3.1棧橋及鉆孔平臺功能本工程棧橋及鉆孔平臺是三官橋主橋施工的主要通道，是本工程施工主要措施之一。棧橋的使用時間約3年，直至主橋全部施工完成后拆除。3.2棧橋及鉆孔平臺概況棧橋及鉆孔平臺分南、北兩段施工，南堤棧橋及鉆孔平臺起始樁號為k4+153.5k4+240.5。北堤棧橋及鉆孔平臺起始樁號為k4+379.5k4+514.5。南北側(cè)棧橋及鉆孔平臺全部位于主體橋位上游側(cè)。棧橋施工期水深7-13m，使用期水深可達20m。棧橋主跨分為9m、12m兩種，分2孔一聯(lián)、3孔一聯(lián)及4孔一聯(lián)三種形式。斷面按雙線設(shè)置，總寬度8m。蔡甸側(cè)棧橋分為87m、233m三段，其中87m段距橋梁中

5、心線21.95m，均為12m跨；233m段分別位于25#墩承臺兩側(cè)，均為9m跨。東西湖側(cè)棧橋分為135m、233m三段，135m段距橋梁中心線23.7m，均為12m跨；233m段分別位于26#墩承臺兩側(cè)，均為9m跨。3.3棧橋及鉆孔平臺結(jié)構(gòu)形式棧橋主要由鋼管樁、型鋼、貝雷桁架等組成。棧橋使用鋼管樁型號為630mm*8、720*8、820*10，鋼管樁設(shè)計入土深度28m，施工按入土深度和貫入度進行雙控。棧橋江灘部位樁間平聯(lián)及斜撐采用20a槽鋼剪刀撐，其余樁間平聯(lián)及斜撐均采用325mm*8mm的鋼管。棧橋鋼管樁頂安裝雙拼工36a墊梁，作為承受貝雷的橫向承受梁。主梁采用貝雷桁架結(jié)構(gòu)。各組貝雷片之間通

6、過剪刀撐、水平橫桿進行連接成整體。棧橋貝雷梁上擺放工22a750mm作橫向分配梁，橋面采用8mm+12.6工字鋼組拼的專用橋面板。為了車輛及行人安全在棧橋及鉆孔平臺外側(cè)采用50*3的鋼管、I12.6作防護欄桿，高度為1.13米，立桿間距為1.5米，橫桿為3道。棧橋標(biāo)高定為27.30m，不設(shè)縱橫坡。3.4單樁豎向抗壓靜載試驗為詳細了解鋼管樁施工區(qū)域的鋼管樁的實際承載力，及達不到設(shè)計入土深度的承載力狀況，項目部按鋼管樁入土深度9m、14m、16m做了單樁豎向承載力靜載試驗。試驗得出：入土深度大于等于14m，單樁承載力即可滿足設(shè)計要求。4 棧橋及鉆孔平臺施工工藝及方法4.1棧橋基礎(chǔ)施工工藝流程施工準

7、備履帶吊就位起吊打樁錘及鋼管樁對位插樁打樁下沉檢查樁平面位置及高程樁頂抄平及平聯(lián)施工測量定位鋼管樁接長鋼管樁運輸進入下排鋼管樁施工測量網(wǎng)復(fù)核及施工基線布置圖1 棧橋基礎(chǔ)施工工藝流程圖4.2測量放樣測量人員根據(jù)棧橋設(shè)計圖紙，計算出每根鋼管樁的坐標(biāo)和標(biāo)高，根據(jù)計算結(jié)果在河岸邊的控制點上設(shè)監(jiān)測站，在鋼管樁施工時進行實時監(jiān)控測量，確保了每根鋼管樁的定位準確，并做好了施工測量記錄。（1）全站儀測量技術(shù)控制棧橋放樣測量放樣分為兩個部分：a、江灘區(qū)采用常規(guī)的方法進行放樣定位。b、深水區(qū)定位利用已形成的鋼棧橋作為待施工鋼管樁的粗定位導(dǎo)向，再利用前端導(dǎo)向架上型鋼焊接成的鋼管樁孔位進行鋼管樁的定位。（2）DSZ2

8、水準儀測量技術(shù)控制鋼棧橋高程棧橋高程控制，短距離內(nèi)采用DSZ2水準儀，按四等水準測量控制測量，每隔三聯(lián)設(shè)水準點，水準點設(shè)在鋼管樁上部橫梁的穩(wěn)定位置。4.3棧橋橋臺南、北側(cè)棧橋起點處設(shè)置橋臺，連接施工便道與棧橋，施工便道填筑路基至標(biāo)高+27.30m，與棧橋面標(biāo)高一致。橋臺采用重力式橋臺，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在橋臺上設(shè)置預(yù)埋件與貝雷架連接固定。橋臺施工重點控制臺背回填質(zhì)量，避免混凝土開裂。4.4下部結(jié)構(gòu)施工4.4.1鋼管樁的施工鋼管樁接長鋼管樁在施工現(xiàn)場接長，接長采用對接滿焊，焊縫飽滿。鋼管樁接長時，履帶吊起吊待接鋼管樁就位，水上鋼管樁采用在固定平臺上焊接施工。圖2 陸上鋼管樁接長焊接示意圖鋼管樁焊接

9、時，除了保證樁與樁的滿焊以外，還有樁與樁之間連接塊的焊接，連接塊采用12mm厚的150mm*100mm鋼板綁焊焊接，共8塊，具體布置見下圖：圖3 鋼管樁間焊接示意圖鋼管樁起吊鋼管樁起吊時，采用履帶吊起吊。履帶吊起吊時應(yīng)在每跨的支點處定點起吊，防止應(yīng)動載與恒載的組合值過大，對棧橋的結(jié)構(gòu)體系造成損傷。在實際施工中，履帶吊應(yīng)施工需要，偶爾會吊著重物行進，未在每跨支點處起吊。經(jīng)后期觀察，該行為對棧橋安全影響不大。圖4 陸上及水上鋼管樁起吊鋼管樁打設(shè)打樁施工工藝流程見下圖：準備工作吊 機 就 位測設(shè)樁位、安裝導(dǎo)向平臺吊樁及振動錘對 位 插 樁振 動 下 沉是 否 接 樁進行檢測運 樁樁位檢查全站儀架設(shè)否

10、是圖5 鋼管樁施工流程因水中鋼管樁打設(shè)區(qū)域存在大量拋石，影響鋼管樁施工，施工前使用挖泥船、駁船等機械清理了棧橋及鉆孔平臺水中區(qū)域內(nèi)的拋石。鋼管樁打設(shè)使用80t履帶吊和DZ-120振動錘采用“釣魚法”進行施工。鋼管樁沉樁未完全執(zhí)行先下游后上游，先岸側(cè)后江側(cè)的施工順序，但在施工中發(fā)現(xiàn)鋼管樁施工順序?qū)︿摴軜洞蛟O(shè)影響不大，應(yīng)按照現(xiàn)場施工情況調(diào)整。在水上鋼管樁施工中，為在打設(shè)前固定鋼管樁，施工時在貝雷架前設(shè)置了前置導(dǎo)向架，導(dǎo)向架與貝雷架用螺栓連接。此處為9米長貝雷架，3米長導(dǎo)向架共12米長的懸挑結(jié)構(gòu)。在實際的施工中，該懸挑結(jié)構(gòu)非常實用、穩(wěn)固。導(dǎo)向架在水上鋼管樁打設(shè)施工中發(fā)揮了很大作用，施工人員可以在導(dǎo)向

11、架上進行測量作業(yè)，極大的保證了鋼管樁的位置精度。圖6 導(dǎo)向架鋼管樁施工前，根據(jù)河床標(biāo)高和設(shè)備起吊能力確定第一節(jié)鋼管樁長度。施工過程中，因江水流動沖擊造成平面位置會發(fā)生變化，根據(jù)水流情況向上游預(yù)偏34cm。鋼管樁在自身和振動錘重力下進入河床后，重新測設(shè)鋼管樁的平面位置，滿足要求后啟動振動錘將鋼管樁振入河床。振動過程中管理人員通過全站儀和錘球?qū)軜犊v橫向的垂直度進行觀測，并通過對講機指揮履帶吊前后、左右擺動以調(diào)整鋼管樁的垂直度。當(dāng)鋼管樁進入河床23m，其平面位置及垂直度基本不會發(fā)生變化后，讓鋼管樁在振動錘的作用下繼續(xù)振入。鋼管樁的垂直度主要靠定制的導(dǎo)向架來控制。垂直度控制以預(yù)防為主，糾偏為輔。觀測

12、密度適當(dāng)加大，隨時了解沉樁狀況。振動錘每次振動持續(xù)時間不超過1015min，因為過長則振動錘易遭到破壞，太短則難以下沉。經(jīng)現(xiàn)場實際觀測，一根鋼管樁在振動錘的作用下從開始入土到下沉到位需7min，在某些地層變化加大位置下沉?xí)r間會變長。鋼管樁入土深度難以達到設(shè)計值，為避免孤石、地層突變等原因造成鋼管樁入土過淺，結(jié)合試樁結(jié)論及考慮施工期沖刷等因素，確定鋼管樁打入按如下控制：達到設(shè)計入土深度；當(dāng)達不到設(shè)計入土深度時，確保最小入土深度不小于16米，貫入度達到為25mm/4min。 需注意事項每根鋼管樁打入應(yīng)一氣呵成，不可中途停頓或較長時間的間隙，以免樁周土恢復(fù)造成繼續(xù)打入困難。打樁打入沉過程中隨時監(jiān)控垂

13、直度。在打樁過程中要進行測量監(jiān)控，并做好沉樁記錄。垂直度控制以預(yù)防為主，糾偏為輔。如發(fā)現(xiàn)鋼管樁下沉?xí)r有傾斜趨勢，及時采取相應(yīng)措施調(diào)整垂直度。鋼管樁施工質(zhì)量控制參照公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范JTG/T F50-2011中沉樁施工質(zhì)量標(biāo)準。4.4.2 聯(lián)接系施工打樁施工完成后，檢查樁的偏斜及入土深度，在鋼管樁之間安設(shè)橫向聯(lián)系鋼管和斜撐鋼管使其形成整體。棧橋江灘部位樁間平聯(lián)及斜撐采用20a槽鋼剪刀撐，其余樁間平聯(lián)及斜撐均采用325mm*6mm的鋼管。鋼管間焊接采用相貫焊，需保證焊接質(zhì)量。樁間連接系的施工操作平臺前文所述的自制操作平臺。因鋼管樁間連接系對漂浮物阻礙嚴重，可建議設(shè)計部門減少和優(yōu)化順?biāo)鞣较虻倪B

14、接系。圖7 剪刀撐連接系 圖8鋼管連接系圖9 水上操作平臺示意圖4.4.3樁頭處理根據(jù)施工單位施工經(jīng)驗，現(xiàn)場施工中樁頭處理采用在樁頭開槽，牛腿焊接固定的形式，并按照此方式做了設(shè)計變更。此種樁頭處理方式施工方便，結(jié)構(gòu)之間的牢固性更強，更加安全。圖10 樁頭處理示意圖4.4.4樁頂分配梁施工棧橋鋼管樁頂安裝雙拼工36a墊梁，作為承受貝雷架的橫向承受梁。鉆孔平臺鋼管樁頂安裝雙拼工40a墊梁，作為承受貝雷桁架的橫向承受梁。墊梁均在后場加工、現(xiàn)場焊接安裝，墊梁與鋼管樁間采用牛腿焊接固定，焊接滿足圖紙設(shè)計及規(guī)范要求。在樁頂按設(shè)計尺寸氣割槽口，并保證底面平整，然后用履帶吊吊裝墊梁到槽口內(nèi)，并焊接固定。4.5

15、上部結(jié)構(gòu)施工4.5.1棧橋及鉆孔平臺主梁棧橋及鉆孔平臺主梁采用貝雷梁，吊裝前用45型標(biāo)準花架將貝雷片拼裝成12m或9m模數(shù)的單層雙排架體，然后用履帶吊吊到施工現(xiàn)場整體安裝。貝雷架在架設(shè)前測量員用全站儀根據(jù)設(shè)計圖紙恢復(fù)樁軸線，并標(biāo)示在樁頂分配梁上。安裝人員根據(jù)測量放出的軸線進行安裝貝雷架，貝雷縱向中心軸線與鋼管樁軸線重合。圖11貝雷梁布置圖兩組貝雷架間的連接形式均采用兩根交叉角5*8型鋼連接，同時增加一道底層水平橫桿（10號槽鋼），以保證多組貝雷架間的整體穩(wěn)定性。焊縫均采用Hf=6mm角焊縫，要求保證焊縫質(zhì)量。4.5.2橫向分配墊梁棧橋貝雷架上設(shè)置工22750橫向分配墊梁，鉆孔平臺設(shè)置工22a3

16、00mm橫向分配墊梁，貝雷架與工22a的連接采用騎馬螺栓。橫向分配梁安裝前應(yīng)在按照設(shè)計圖紙上的橫、縱向間距尺寸先進行量測，并在貝雷架上做好標(biāo)示。現(xiàn)場施工管理人員應(yīng)對測量出來的間距進行了逐個檢查。圖12 棧橋橫向分配梁 4.5.3橋面板鋼板，安裝防護欄橋面板采用定型專用面板，用8mm+12.6工字鋼加工成2m6m整塊。橫向2m一塊進行鋪設(shè)，共鋪設(shè)4塊，焊接采用間斷焊，焊縫長度3cm，間距30cm，防止重車行駛引起鋼板反卷。專用橋面板可在工廠制作，在棧橋上直接吊裝安裝，加快了施工進度。且該橋面板剛度要大，在后續(xù)的使用中未出現(xiàn)翹起等問題，整體性能好。圖13 棧橋橋面板完成面板鋪設(shè)后需及時進行兩邊安全護欄焊接，棧橋兩側(cè)均設(shè)置欄桿。護欄高1.13m，露出橋面0.9米，橫桿設(shè)置三道，采用50mm3mm鋼管，豎桿采用小工字鋼定做。每1.5m設(shè)置一道豎桿焊接在橫向分配墊梁上。棧橋欄桿刷紅白相間油漆警示，以達到簡潔美觀的效果。圖14 安全護欄4.6附屬工程4.6.1防撞墩在原設(shè)計中沒有設(shè)計防撞墩，我項目部為考慮棧橋及鉆孔平臺安全，防止過往船舶撞擊棧橋，在棧橋的上游緊挨棧橋處打設(shè)了一根630mm*8鋼管樁。鋼管樁經(jīng)過加